托卡馬克是一種利用磁約束來(lái)實(shí)現(xiàn)受控核聚變的環(huán)性容器，最初是由蘇聯(lián)的阿齊莫維齊等人在20世紀(jì)50年代發(fā)明的。中科院等離子體所在成功建設(shè)中國(guó)第一個(gè)超導(dǎo)托卡馬克HT-7的基礎(chǔ)上，提出了“HT-7U全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克裝置建設(shè)”計(jì)劃，該計(jì)劃在國(guó)際上通稱(chēng)EAST，即“東方超環(huán)”。

　　“東方超環(huán)”于2007年建成并開(kāi)始科學(xué)實(shí)驗(yàn)。在國(guó)家科技部ITER專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家基金委、中科院等部門(mén)的支持下，科學(xué)實(shí)驗(yàn)不斷深入，近年來(lái)已吸引大批國(guó)外科學(xué)家來(lái)華開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)，美國(guó)能源部已將EAST列為未來(lái)美國(guó)磁約束聚變合作的首選裝置。自今年2月開(kāi)始本輪EAST科學(xué)實(shí)驗(yàn)以來(lái)，超過(guò)100位的國(guó)外科學(xué)家來(lái)華開(kāi)展廣泛的合作研究。實(shí)驗(yàn)中，國(guó)內(nèi)外科學(xué)家們圍繞高參數(shù)長(zhǎng)脈沖等離子體相關(guān)科學(xué)技術(shù)問(wèn)題開(kāi)展了大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，取得了一系列新結(jié)果和大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為未來(lái)更高參數(shù)的長(zhǎng)脈沖物理實(shí)驗(yàn)奠定了很好的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。

　　據(jù)科研人員介紹，高參數(shù)、高約束模式偏濾器等離子體是未來(lái)聚變托卡馬克放電的最基本的運(yùn)行方式。我國(guó)參加的最大國(guó)際科學(xué)合作項(xiàng)目——國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)首要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)400秒的高約束等離子體，但實(shí)現(xiàn)該科學(xué)目標(biāo)尚面臨眾多科學(xué)和技術(shù)(物理和工程)上的挑戰(zhàn)。目前，國(guó)際上大部分托卡馬克的偏濾器等離子體持續(xù)時(shí)間均在20秒以下，歐盟和日本科學(xué)家曾獲得最長(zhǎng)為60秒的高參數(shù)偏濾器等離子體。本次實(shí)驗(yàn)，我國(guó)科學(xué)家針對(duì)未來(lái)ITER400秒高參數(shù)運(yùn)行的一些關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題，如等離子體精確控制、全超導(dǎo)磁體安全運(yùn)行、有效加熱與驅(qū)動(dòng)、等離子體與壁材料相互作用等，開(kāi)展了全面的實(shí)驗(yàn)研究，獲得了411秒的中心等離子體密度約2×1019m-3、中心電子溫度大于兩千萬(wàn)度的高溫等離子體。

　　長(zhǎng)期以來(lái)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間高約束放電一直是國(guó)際聚變界追求的目標(biāo)和挑戰(zhàn)極大的前沿課題。目前正在運(yùn)行的托卡馬克的高約束放電時(shí)間大都在10秒以下。2003年，日本JT-60U裝置(已退役)曾利用強(qiáng)流中性束加熱實(shí)現(xiàn)一次28秒的高約束等離子體放電，這是目前放電時(shí)間最長(zhǎng)的一次。在本輪EAST實(shí)驗(yàn)中，我國(guó)科學(xué)家利用低雜波與射頻波協(xié)同方法，在低再循環(huán)條件下實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定重復(fù)的超過(guò)32秒的高約束等離子體放電。我國(guó)科學(xué)家所用的方法獨(dú)特、經(jīng)濟(jì)、有效，為未來(lái)國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)提供了一條高效實(shí)現(xiàn)高約束放電的新途徑。

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